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选择理想TVS二极管的考虑因素主要有哪几点

2022年10月27日 10:45 玩转单片机与嵌入式 作者:济南行远智能科技 用户评论(0

每个电子电路或者电子设备都需要进行保护,其目的不仅是为了保护设备,有的时候是为了保护人们的安全。因为设备失效或者损坏是可能会危及到使用者的人身安全。  

电路保护器件可保护敏感的电路器件免受因过压、过流、浪涌、静电放电 (ESD) 和其他可能由不规则电流引起的灾难性事件而造成的损害。  

TVS 二极管是最常用的一种电路保护器件之一。  

瞬态电压抑制二极管 (TVS 二极管) 的主要功能是抑制可能对元器件造成损坏的瞬间过电压。当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时,TVS能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗,以吸收一个瞬间大电流,把它的两端电压箝制在一个预定的数值上,从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。

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作为保护电路正常工作的保护器件,选择最合适的 TVS 二极管需要深思熟虑。选择理想TVS二极管的考虑因素主要以下几点:  

01

设备的使用环境

选择TVS管时,首先根据需要保护设备的工作环境来选择,比如设备的工作电压、额定的工作温度、环境温度、工作电流等外部条件。  

02

TVS的击穿电压VBR

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从上图可以看出,击穿电压是电流开始随电压增加急剧变大的电压点。在外部电压高于击穿电压的时候,电流迅速增加,TVS管导通。

一般来说,任何电路保护器件都会有一个固定的击穿电压水平。这是电路中电压的控制级别。 在确定合适的击穿电压时,必须确保最大击穿电压高于最大额定隔离水平。另一方面,应注意确保最大击穿电压不超过输出电容器的绝对最大额定值。  

03

钳位电压Vc

钳位电压是从击穿电压开始到器件能承受的最大电压之间的电压。指在特定的Ipp电流时,浪涌经过TVS钳位住的电压。 最大的钳位电压Vc要小于电路中最大的工作电压。这里比较容易理解:TVS管导通后将高电压固定钳位到一定的电压水平,若此时的钳位电压仍然大于电路的最大工作电压,仍然是会将电路损坏的。  

04

最大工作电压V(RWM)

通常也称为额定或最大工作峰值电压,也叫关断电压,这是为设备指定的正常工作电压。当电压上升到这一点时,该装置将开始作为阻抗,以便保护电路免受可能导致损坏的高电流的影响。

在正常情况下,它通常比最大击穿电压低10%,因此有助于将备用泄漏电流的发生率降至最低。 关断电压需要大于等于电路正常工作电压,但是不能大太多,和Vbr也有关系,大太多,可能导致TVS不起作用。

需要做到电路正常工作时,TVS不触发,在浪涌来时TVS才工作。

05

峰值脉冲电流Ipp

这是保证TVS在不受损的情况下能够承受的最大电流。选择合适的瞬态抑制器时,指定给定瞬态波形的峰值脉冲能力至关重要。在大多数二极管中,峰值脉冲能力的额定值为8/20µs或10/1000µs脉冲波形。

若选择的峰值脉冲电流不合适,可能会导致TVS自身抗不出外界的瞬间能量,导致TVS管自身短路。

06

瞬间通过的最大功率值Ppk

这个它是通过峰值冲击电流乘以箝位电压来计算的。

指的是TVS器件上瞬间通过的最大功率值,等于钳位电压Vc和峰值脉冲电流Ipp的乘积,反映了TVS器件的浪涌抑制能力,额定的最大脉冲功率,必须大于电路中出现的最大瞬态浪涌功率。

07

使用的注意事项

在使用TVS管时,除了正确的选型,还应该注意下面的一些使用时的注意事项:

TVS和被保护电路是并联关系;

TVS需要靠近保护接口

TVS需要良好接地,TVS的地PAD多打地孔;

根据电路的传输速率选择合适的极间电容

TVS的Vrwm和功率需要选择合适的参数

交流电路选择双向TVS,直流电路选择单向TVS,多路保护选择TVS阵列。(单向的低容值比双向的难做一些)






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( 发表人:刘芹 )

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